La risoluzione degli esercizi basati sulla legge di Hess richiede un approccio sistematico e logico. Inoltre, questa legge afferma che il calore scambiato in una reazione è indipendente dalle reazioni intermedie, ma dipende solo dagli stati iniziale e finale del sistema chimico.
In molti casi, non è possibile determinare sperimentalmente il calore di reazione a causa della formazione di composti indesiderati.
La risoluzione di un esercizio basato sulla legge di Hess richiede un approccio simile alla composizione di un puzzle. Ogni reazione deve essere scritta da sinistra a destra o viceversa in modo che le specie compaiano come nella reazione di cui si vuole calcolare il ΔH°, e bisogna moltiplicare per un numero appropriato in modo che compaia lo stesso coefficiente stechiometrico.
Ecco due esercizi svolti:
1) Calcolare il valore di ΔH° per la reazione usando la legge di Hess:
P4O10 (s) + 6 PCl5 (g) → 10 Cl3PO(g)
Dati:
a) P4(s) + 6 Cl2(g) → 4 PCl3(g) ΔH° = -1225.6 kJ
b) P4(s) + 5 O2(g) → P4O10(s) ΔH° = -2967.3 kJ
c) PCl3(g) + Cl2(g) → PCl5(g) ΔH° = -84.2 kJ
d) PCl3(g) + ½ O2(g) → Cl3PO(g) ΔH° = -285.7 kJ
Sappiamo che P4O10 deve trovare dalla parte sinistra, quindi consideriamo la reazione (b) da destra a sinistra e modificando il segno di ΔH°. Analogamente PCl5 deve trovare dalla parte sinistra, quindi consideriamo la reazione (c) da destra a sinistra. Successivamente combiniamo le equazioni e otteniamo ΔH° = -610.1 kJ.
2) Calcolare il valore di ΔH° per la reazione usando la legge di Hess:
2 Al (s) + 3 Cl2(g) → 2 AlCl3(s)
Dati:
a) 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) ΔH° = -1049 kJ
b) HCl(g) → HCl(aq) ΔH° = -74.8 kJ
c) H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ΔH° = -185 kJ
d) AlCl3(s) → AlCl3(aq) ΔH° = -323 kJ
Dopo aver adottato le opportune modifiche alle reazioni e combinandole, si ottiene ΔH° = -1270 kJ.
Nel processo di risoluzione di queste reazioni secondo la legge di Hess, è essenziale essere attenti e precisi nella manipolazione delle equazioni e dei dati per ottenere un calcolo accurato di ΔH°.Calcolo dell’entalpia di reazione attraverso la legge di Hess
Nel calcolo dell’entalpia di reazione attraverso la legge di Hess, vengono considerate delle equazioni chimiche e le rispettive entalpie per determinare l’entalpia di una reazione chimica complessa. Si sommano membri corrispondenti delle equazioni, tenendo conto del segno delle entalpie, e si semplificano le equazioni ottenendo infine una nuova equazione di reazione con la sua entalpia associata.
Ad esempio, partendo da quattro equazioni con le rispettive entalpie:
1) 2 Al(s) + 6 HCl(aq) + 6 HCl(g) + 3 H2(g) + 3 Cl2(g) + 2 AlCl3(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) + 6 HCl(aq) +2 AlCl3(s) con ΔH° = – 1406,8 kJ
2) 2 HCl(g) + Na2O(s) → 2 NaCl(s) + H2O(l) con ΔH° = – 157,2 kJ
3) NO(g) + NO2(g) + Na2O(s) → 2 NaNO2(s) ΔH° = – 427,14 kJ
4) HCl(g) + NaNO2(g) → HNO2(l) + NaCl(s)
Dopo opportune manipolazioni delle equazioni, si ottiene la reazione:
HCl(g) + NaNO2(g) → HNO2(l) + NaCl(s) con ΔH° = – 78,6 kJ
In questo modo, è possibile calcolare l’entalpia di reazione per reazioni complesse sfruttando la legge di Hess e le entalpie di reazione fornite.